实验8水样中化学耗氧量的测定(讲稿)

化学化工与环境工程学院讲稿专用纸第页1实验八水样中化学耗氧量的测定一、实验目的1、掌握KMnO4法测定水样中化学耗氧量的原理和方法。2、掌握KMnO4标准溶液的配制及标定方法。3、正确计算测定结果。二、实验原理化学耗氧量（COD）是量度水体受还原性物质（主要是有机物）污染程度的综合性指标。它是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗的氧化剂的量，换算成氧的含量（以mg·L-1计）。测定时，在水样中加入H2SO4及一定过量的KMnO4溶液，置于沸水浴加热，使其中的还原性物质氧化，剩余的KMnO4用一定量过量的Na2C2O4还原，再以KMnO4标准溶液返滴Na2C2O4的过量部分。由于Cl-对此法有干扰，因而本法仅适用于地表水、地下水、饮用水和生活污水中COD的测定，含Cl-较高的工业废水则应采用K2Cr2O7法测定。反应的方程式为4MnO4-+5C+12H+=4Mn2++5CO2↑+6H2O2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O据此，测定结果的计算式为水样VcVVVcCODOCMnOMnO100000.32])(21)(45[2424421（O2mg/L）式中：V1为第一次加入KMnO4溶液体积，V2为第二次加入KMnO4溶液的体积。化学化工与环境工程学院讲稿专用纸第页2市售的KMnO4试剂常含有少量MnO2和其他杂质，蒸馏水中含有少量有机物质，它们能使KMnO4还原为MnO(OH)2，而MnO(OH)2又能促进KMnO4的自身分解，见光时分解更快：4MnO4-+2H2O=4MnO2+3O2↑+4OH-因此，KMnO4标准溶液采用间接法配制，储存于棕色瓶中，定期进行标定。标定KMnO4标准溶液的基准物质有As2O3、铁丝、H2C2O4·2H2O和Na2C2O4等，其中以Na2C2O4最常用。Na2C2O4易提纯，不易吸湿，性质稳定。Na2C2O4在105~110℃烘干约2h后冷却，就可以使用。滴定时利用MnO4-本身的紫红色指示终点，称为自身指示剂。三、仪器与试剂1、仪器：50mL酸式滴定管1支；250mL锥形瓶3个；100mL量筒1个；10mL量杯1个；100mL烧杯1个；250mL容量瓶1个；25mL移液管1支。2、试剂：0.01mol·L-1KMnO4标准溶液（待标定）；3mol·L-1H2SO4溶液；1mol·L-1MnSO4溶液；待测水样；基准Na2C2O4（s）。四、实验内容1、0.01mol·L-1KMnO4标准溶液的配制（由实验员配制）用台秤称取0.6gKMnO4固体于400~500mL烧杯中，用量筒加入350mL蒸馏水溶解，混匀。2、0.01mol·L-1KMnO4标准溶液的标定准确称取基准物质Na2C2O4（固体）0.85～1.0g于小烧杯中，加水溶解（注：80mL左右，微微加热，加快溶解速度），转移到250mL容量瓶中，定容至刻化学化工与环境工程学院讲稿专用纸第页3度并摇匀。用25mL移液管移取上述Na2C2O4溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL3mol·L-1H2SO4溶液，加热至75～85℃（注：即开始冒蒸气时的温度），加入2～3滴MnSO4溶液（注：催化剂），趁热用KMnO4标准溶液进行滴定至溶液呈微红色，半分钟不褪色即为终点。3、水样中化学耗氧量的测定用25mL移液管移取待测水样溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL3mol·L-1H2SO4溶液，再准确加入KMnO4标准溶液10.00mL，立即加热至沸（若此时红色褪去，说明水样中有机物含量较多，应补加适量KMnO4溶液至试样溶液呈现稳定的红色）。从冒第一个大泡开始计时，用小火煮沸5min，取下锥形瓶，趁热加入25.00mLNa2C2O4标准溶液，摇匀（此时溶液应当由红色转为无色）。用KMnO4标准溶液滴定至稳定的淡红色即为终点。平行测定三次。五、问题讨论1、配制KMnO4标准溶液时，为什么要将KMnO4溶液煮沸一定时间并放置数天？配制好的KMnO4溶液为什么要过滤后才能保存？过滤时是否可以用滤纸？2、配制好的KMnO4溶液为什么要盛放在棕色瓶中保存？如果没有棕色瓶怎么办？3、KMnO4溶液为什么要放在酸式滴定管中？4、用Na2C2O4标定KMnO4时，为什么必须在H2SO4介质中进行？酸度过高或过低有何影响？可以用HCl或HNO3调节酸度吗？为什么要加热到至75～85℃？过高或过低有何影响？化学化工与环境工程学院讲稿专用纸第页45、标定KMnO4溶液时，为什么第一滴KMnO4加入后溶液的红色褪去很慢，而以后红色褪去越来越快？6、盛放KMnO4溶液的烧杯或锥形瓶等容器放置较久后，其壁上常有棕色沉淀物，是什么？此棕色沉淀物用通常方法不容易洗净，应怎样洗涤才能除去？7、当水样中Cl-含量高时，能否用该法测定？为什么？8、测定水中COD意义何在？有哪些方法可以测定COD？六、实验数据记录与处理1、KMnO4标准溶液浓度的标定2、水样中化学耗氧量的测定ⅠⅡⅢ倾出Na2C2O4的质量m（g）KMnO4溶液的终读数（mL）初读数（mL）用量（mL）10000.25000.255244224224KMnOOCNaOCNaKMnOVMmc平均值（mol·L-1）相对平均偏差（%）化学化工与环境工程学院讲稿专用纸第页5ⅠⅡⅢ移取水样的体积（mL）25.00第一次加入KMnO4溶液的体积V1（mL）10.00加入Na2C2O4溶液的体积V（mL）25.00第二次加入KMnO4溶液体积V2终读数（mL）初读数（mL）用量（mL）水样VcVVVcCODOCMnOMnO100000.32])(21)(45[2424421（mg·L-1）平均值（mg·L-1）相对平均偏差（%）